电场耦合式无线电能传输技术的发展现状 被引量：20

1

作者 于宙 肖文勋 +1 位作者 张波 丘东元 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1051-1069,共19页

电场耦合式无线电能传输(ECPT)是一种通过金属极板之间的耦合电容实现能量无线传输的技术,以其良好的传能特性、不产生涡流、成本低、损耗低等优点获得了广泛的关注,成为当下无线电能传输研究的一个热点。该文首先介绍ECPT技术的发展历... 电场耦合式无线电能传输(ECPT)是一种通过金属极板之间的耦合电容实现能量无线传输的技术,以其良好的传能特性、不产生涡流、成本低、损耗低等优点获得了广泛的关注,成为当下无线电能传输研究的一个热点。该文首先介绍ECPT技术的发展历程和基本原理;然后对近年来国内外ECPT技术的研究成果进行分析和系统综述,具体论述ECPT的耦合机构、电路结构、系统控制、电磁安全、电场与磁场混合耦合等方面的各种技术的特性、改进过程、适用场合和存在的问题,并总结了适用于不同应用场景的ECPT技术;最后对未来研究方向进行展望。 展开更多

关键词 无线电能传输电场 耦合式无线电能传输 耦合 机构补偿网络 电磁安全

在线阅读 下载PDF 职称材料

水下电场式无线电能传输四极板耦合器的建模与特性分析 被引量：1

2

作者 李成 曲小慧 +1 位作者 孔凡雷 马春伟 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第5期1902-1912,I0024,共12页

相较于常被视为绝缘体的空气,水介质中离子浓度影响其导电性,进而水下电场式无线电能传输耦合器的模型与空气中不同,极板间可同时存在电容和电导,且为防腐蚀而引入极板的绝缘介质层亦会带来额外电容,为耦合器建模带来挑战。考虑实际应... 相较于常被视为绝缘体的空气,水介质中离子浓度影响其导电性,进而水下电场式无线电能传输耦合器的模型与空气中不同,极板间可同时存在电容和电导,且为防腐蚀而引入极板的绝缘介质层亦会带来额外电容,为耦合器建模带来挑战。考虑实际应用场景中淡水和海水的电导率,文中以常用的四极板耦合器为对象,提出其等效模型。首先,经理论分析和有限元仿真得到可忽略水域容纳的频率范围,推导出耦合器无绝缘介质层时的六电导及其简化Π电导模型,并给出模型中参数计算与测量方法;接着,考虑绝缘介质层产生的电容,基于简化Π电导模型,提出完整的耦合器模型。模型中耦合器等效电容仅与绝缘层材料与厚度相关,不受水域中传输距离的影响,可有效指导耦合器和补偿网络的设计。最后,搭建实验样机,模拟实际淡水和海水环境下的实验结果,证明所提出模型的正确性。 展开更多

关键词 电场式无线电能传输 耦合器建模 水下环境 电导率

在线阅读 下载PDF 职称材料

具有恒压输出特性的电场耦合式动态无线电能传输技术 被引量：8

3

作者 唐丁源 周玮 +2 位作者 黄亮 麦瑞坤 何正友 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期5385-5397,共13页

电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)技术具有耦合机构轻、涡流损耗小和抗偏移性强等优势,这些优势很好地契合了动态无线电能传输系统的需求。但是,耦合参数和负载电阻的时变性会对EC-WPT系统的输出电压平稳性产生影响。因此,该文提出一种... 电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)技术具有耦合机构轻、涡流损耗小和抗偏移性强等优势,这些优势很好地契合了动态无线电能传输系统的需求。但是,耦合参数和负载电阻的时变性会对EC-WPT系统的输出电压平稳性产生影响。因此,该文提出一种具有变负载与过分段恒压输出特性的动态EC-WPT系统。基于反混合G参数建立多端口电场耦合机构数学模型和等效电路,在此模型上提出兼具极板恒压与输出恒压特性的高阶补偿网络,并分析发射端同侧耦合对系统谐振的影响。理论分析表明,所设计的动态EC-WPT系统兼具变负载和过分段输出电压平稳的特性,同时论证了同侧耦合对系统谐振的影响为感性。实验结果显示,当直流侧负载从100Ω切换到30Ω时,系统输出电压变化率最大为11.58%,变负载电压基本恒定。30Ω负载下系统动态经过供电分段时输出电压跌落最大为2.33%,100Ω负载下系统动态经过供电分段时则为2.06%,过供电分段输出电压基本保持恒定。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 电场耦合式无线电能传输 变负载 过分段 恒压输出

在线阅读 下载PDF 职称材料

电动汽车磁场与电场混合耦合型无线电能传输技术综述 被引量：7

4

作者 潘文璇 刘超 +1 位作者 张艺明 毛行奎 《电源学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期34-41,共8页

磁场与电场混合耦合无线电能传输技术是一种结合电场耦合以及磁场耦合实现无线电能传输的技术,具有空间结构紧凑和抗偏移能力强等优点,能够弥补传统电动汽车无线充电系统抗偏移性能差和功率密度低的缺点。首先以磁场耦合式与电场耦合式... 磁场与电场混合耦合无线电能传输技术是一种结合电场耦合以及磁场耦合实现无线电能传输的技术,具有空间结构紧凑和抗偏移能力强等优点,能够弥补传统电动汽车无线充电系统抗偏移性能差和功率密度低的缺点。首先以磁场耦合式与电场耦合式无线电能传输技术为切入点,阐明各自的工作原理、技术优势及缺陷不足,介绍磁场与电场混合耦合型无线电能传输技术的发展背景;其次针对电动汽车无线充电的应用,从耦合机构、补偿网络、电力电子变换器及其控制策略、传输水平对国内外研究现状展开论述;最后指出目前亟待解决的问题以及未来的发展趋势。 展开更多

关键词 电动汽车 无线电能传输 混合耦合 磁场耦合式电能传输 电场耦合式电能传输

在线阅读 下载PDF 职称材料

LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输系统传输特性分析 被引量：40

5

作者 苏玉刚 谢诗云 +2 位作者 呼爱国 唐春森 周玮 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第19期55-60,共6页

针对LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输(ECPT)系统的参数敏感性较高的问题,基于阻抗变换原理建立系统的电压增益模型,分析负载品质因数Q、LCL网络电感比值k以及电容比值a和b对系统电压增益的影响规律;给出使系统电压增益相对变化率... 针对LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输(ECPT)系统的参数敏感性较高的问题,基于阻抗变换原理建立系统的电压增益模型,分析负载品质因数Q、LCL网络电感比值k以及电容比值a和b对系统电压增益的影响规律;给出使系统电压增益相对变化率不高于40%的4个参数选值区间,实现高阶ECPT系统的低参数敏感性运行;最后通过实验验证电压增益模型和参数选值区间。所获得的研究结果为ECPT系统的实际设计提供了较好的理论指导。 展开更多

关键词 无线电能传输 电场耦合式 传输特性 参数敏感性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于宇称时间对称的电场耦合式无线电能传输系统 被引量：4

6

作者 张良权 丘东元 谢帆 《广东电力》 2022年第9期35-45,共11页

电场耦合式无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,ECPT)系统因电磁干扰小、对极板间金属异物不敏感、无涡流损耗等优点而受到广泛的关注,然而其输出功率和传输效率会随着发射侧极板和接收极板之间距离的增加而... 电场耦合式无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,ECPT)系统因电磁干扰小、对极板间金属异物不敏感、无涡流损耗等优点而受到广泛的关注,然而其输出功率和传输效率会随着发射侧极板和接收极板之间距离的增加而急剧下降。为了解决上述问题,提出一种基于宇称时间(parity time,PT)对称的ECPT系统。其中通过电力电子变换器提供非线性饱和增益,以满足PT对称条件。分别建立基于PT对称的并联并联(parallel-parallel,PP)型和串联串联(series-series,SS)型2种补偿拓扑的ECPT系统电路模型,推导了2种不同拓扑结构ECPT系统的工作频率和传输特性,比较并讨论2种不同拓扑结构ECPT系统的适用场合。分析结果表明,当耦合极板间的距离(极板耦合系数)发生变化时,所提出的系统均能在满足PT对称条件下保持恒功率和恒效率输出。仿真结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 电场耦合式 无线电能传输 宇称时间对称 耦合极板 恒功率 恒效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

N阶双侧LC补偿的电场耦合式无线电能传输系统 被引量：1

7

作者 熊乔 邵英 +1 位作者 孙盼 孙军 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2022年第6期22-27,34,共7页

补偿网络在电场耦合式无线电能传输系统中起着抬升极板间电压、补偿系统无功功率、设定系统增益等至关重要的作用,是近年来近场耦合无线电能传输研究领域的重点研究方向之一。但是,目前的相关文献普遍采用直接分析阻抗或者增益的方法对... 补偿网络在电场耦合式无线电能传输系统中起着抬升极板间电压、补偿系统无功功率、设定系统增益等至关重要的作用,是近年来近场耦合无线电能传输研究领域的重点研究方向之一。但是,目前的相关文献普遍采用直接分析阻抗或者增益的方法对补偿网络的特性进行分析研究,这类方法的通用性、适应性和直观性均比较差。针对该问题,提出了一种基于戴维宁电源等效和模块化思想的方法,对一系列具有N阶双侧LC补偿结构的复杂高阶电场耦合式无线电能传输系统进行建模与分析。仿真结果表明:该方法正确可行,能够非常方便且直观地对系统的恒定输出条件、增益、输入-输出阻抗特性以及系统效率等进行分析。 展开更多

关键词 电场耦合式无线电能传输 戴维宁等效 双侧LC补偿

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于电场耦合式的电动汽车无线充电技术电压优化方法 被引量：13

8

作者 郭历谋 罗博 麦瑞坤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期19-27,共9页

目前,基于电场耦合式无线电能传输是一种快速发展的技术,因其对比磁场耦合式无线电能传输技术更具经济性、可靠性与安全性,从而在多金属环境中得到广泛应用。由于电场耦合式无线电能传输系统利用高频电场传输电能,所以在耦合极板上存在... 目前,基于电场耦合式无线电能传输是一种快速发展的技术,因其对比磁场耦合式无线电能传输技术更具经济性、可靠性与安全性,从而在多金属环境中得到广泛应用。由于电场耦合式无线电能传输系统利用高频电场传输电能,所以在耦合极板上存在非常高的高频电压,同时也会在诸如电动汽车表面等金属上感应出高电压,这将导致严重的安全问题。为解决上述安全问题,该文提出了基于电场耦合式的电动汽车无线充电技术优化方法来减小无线充电时车壳上的电压,并通过CLL补偿结构优化系统谐振。最后,设计并实现了车壳电压仅为3.88V,输出功率1.3kW,系统整体效率为87.7%的电场耦合式无线电能传输系统,验证了优化策略的可行性。 展开更多

关键词 电场耦合式无线电能传输技术 耦合结构 电动汽车 无线充电 安全性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于电场耦合的电能信号并行传输系统串扰抑制方法 被引量：6

9

作者 苏玉刚 邓晨琳 +3 位作者 胡宏晟 孙跃 李雨蒙 邓仁为 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1613-1626,共14页

针对较大功率电场耦合无线电能传输系统信号双向高速传输的需求,该文提出一种基于部分能量通道的电能与信号并行传输系统的串扰抑制方法。通过对所提出的系统拓扑进行分析,给出了电能传输增益表达式与电能串扰增益表达式,并分析了阻波... 针对较大功率电场耦合无线电能传输系统信号双向高速传输的需求,该文提出一种基于部分能量通道的电能与信号并行传输系统的串扰抑制方法。通过对所提出的系统拓扑进行分析,给出了电能传输增益表达式与电能串扰增益表达式,并分析了阻波电路参数变化对电能串扰增益的影响;基于交流阻抗法及香农定理分别给出了信号传输增益及信道容量表达式,分析了信号支路参数对信道容量的影响;在综合考虑信号传输增益、信道容量及阻波电路参数敏感性的情况下,给出系统信号支路参数的设计方法。该方法能保证系统在较大功率下降低电能串扰,保障信号稳定传输,实现信号的双向高速传输。通过仿真与实验验证了所提出的拓扑和参数设计方法的有效性。搭建的实验装置实现了传输530.4 W的电能,23.28 Mbit/s信号正向传输速度和24.2428 Mbit/s信号反向传输速度。 展开更多

关键词 电场耦合式无线电能传输 信号双向传输 电能串扰 参数设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

感应式与电场式结合的无线电能传输系统的设计与实现 被引量：4

10

作者 罗颖 麦瑞坤 +1 位作者 罗博 龙涛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第A02期287-294,共8页

感应电能传输(IPT)系统能够实现大功率的高效传输,但当周围的金属体处于磁场中时,高频交变的磁场会在金属体上产生涡流,导致金属体温度升高,具有潜在的危险。电场式电能传输(CPT)系统不会在金属体上产生涡流,但依然存在极板电压过高、... 感应电能传输(IPT)系统能够实现大功率的高效传输,但当周围的金属体处于磁场中时,高频交变的磁场会在金属体上产生涡流,导致金属体温度升高,具有潜在的危险。电场式电能传输(CPT)系统不会在金属体上产生涡流,但依然存在极板电压过高、电场辐射范围大等问题。基于CL拓扑补偿的IPT-CPT结合系统可以解决以上问题,但传统的耦合器都是分开放置,体积较大,且结构松散。因此,本文提出一种集成式耦合器的结构及其设计方法。通过Maxwell仿真设计集成式耦合器的结构参数和电气参数,使其达到系统要求。最后,通过实验验证了集成式耦合器的优越性及参数设计方法的正确性,实验系统实现了1kW功率输出,整体效率为88.24%。本文为感应式和电场式结合系统提供了一种耦合器设计方法,能够有效缩小耦合器体积,同时耦合器中的极板能够阻隔磁场辐射。 展开更多

关键词 无线电能传输 感应式与电场式结合系统 集成式耦合器 CL补偿拓扑

在线阅读 下载PDF 职称材料

水下无线电能传输研究进展 被引量：20

11

作者 牛王强 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第1期46-53,共8页

首先对水下无线电能传输技术进行了分类,然后给出了磁感应式水下无线电能传输的基本结构和工作原理,讨论了该技术的最优工作频率、传输距离、线圈结构选择、涡流损耗与频率分裂现象.随后简要给出了磁谐振式水下无线电能传输技术和电场... 首先对水下无线电能传输技术进行了分类,然后给出了磁感应式水下无线电能传输的基本结构和工作原理,讨论了该技术的最优工作频率、传输距离、线圈结构选择、涡流损耗与频率分裂现象.随后简要给出了磁谐振式水下无线电能传输技术和电场耦合式水下无线电能传输的研究现状.最后对水下无线电能传输技术有待研究的问题进行了展望. 展开更多

关键词 水下无线电能传输 工作频率 线圈结构 涡流损耗 频率分裂 磁感应式 磁谐振式 电场耦合式

在线阅读 下载PDF 职称材料

电动汽车无线充电技术研究综述 被引量：32

12

作者 谭泽富 张伟 +1 位作者 王瑞 高乐 《智慧电力》 北大核心 2020年第4期42-47,111,共7页

电动汽车的出现有利于缓解地球能源危机,而无线充电是电动汽车充电技术的发展方向。首先介绍了国内外无线电能传输技术的现状,其次阐述了电磁感应、磁耦合谐振、微波3种方式用于电动汽车无线充电时的原理,而后引出无线充电技术在国内外... 电动汽车的出现有利于缓解地球能源危机,而无线充电是电动汽车充电技术的发展方向。首先介绍了国内外无线电能传输技术的现状,其次阐述了电磁感应、磁耦合谐振、微波3种方式用于电动汽车无线充电时的原理,而后引出无线充电技术在国内外电动汽车上的实际应用情况,最后对于目前存在的部分不足之处提出改进方向。 展开更多

关键词 电动汽车 无线电能传输技术 电磁感应式 磁耦合谐振式

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CLLC-CL补偿拓扑的电场式移动供电系统研究 被引量：6

13

作者 李明轩 李乔 +2 位作者 陈阳 李伟华 麦瑞坤 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期3328-3336,共9页

为了实现高速磁悬浮列车完全非接触运行,避免受流轨磨损、噪声等问题,同时尽可能减小能量接收端元件重量和空间,该文针对磁悬浮列车提出一种基于CLLC-CL补偿拓扑的电场式无线供电(capacitivepowertransfer,CPT)系统。相较于已有的补偿拓... 为了实现高速磁悬浮列车完全非接触运行,避免受流轨磨损、噪声等问题,同时尽可能减小能量接收端元件重量和空间,该文针对磁悬浮列车提出一种基于CLLC-CL补偿拓扑的电场式无线供电(capacitivepowertransfer,CPT)系统。相较于已有的补偿拓扑,提出的补偿拓扑可有效减小接收端的元件数量和占用空间。根据磁悬浮列车的结构,采用两块发射极板在中间,两块接收极板在两侧的侧面安装方式,基于CLLC-CL补偿拓扑,搭建一个缩小的移动供电模型,其传输距离为35mm、耦合电容为13.35pF。该系统在工作频率1MHz,输入电压350V、负载为150W时,可输出1.41kW功率的能量,直流-直流效率达到91.67%。实验表明,基于这种耦合机构所设计的CPT移动供电系统具有较好的传输能力,且具有较好的稳定性。 展开更多

关键词 电场式无线电能传输 CLLC-CL补偿 移动供电 耦合机构 磁悬浮列车

在线阅读 下载PDF 职称材料